【数据结构】队列（C语言实现）

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作者简介 ：RO-BERRY
学习方向：致力于C、C++、数据结构、TCP/IP、数据库等等一系列知识
日后方向 : 偏向于CPP开发以及大数据方向，欢迎各位关注，谢谢各位的支持

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1. 队列的概念及结构

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out)
入队列：进行插入操作的一端称为队尾
出队列：进行删除操作的一端称为队头

不方便理解可以想一下抽号机：每一个人都有一个号码，我们会按照来的顺序依次给号码，然后再抽号机里依次召唤号码，就是说先来的号码先被抽到，和医院患者挂号系统是一样的，也就是先进先出。

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2. 队列的实现

队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。

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2.1 Queue.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
#include

typedef int QDataType;                //数据类型用QDataType，方便后期实现全局修改
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

//队列进在队尾，出在队头，我们每次都需要知道队头和队尾，我们就可以再定义一个结构体
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Que;

void QueueInit(Que* pq);   //队列初始化
void QueueDestory(Que* pq);    //队列销毁
void QueuePush(Que* pq, QDataType x);   //队列入队列
void QueuePop(Que* pq);    //队列出队列
QDataType QueueFront(Que* pq);   //获取队列头元素
QDataType QueueBack(Que* pq);    //获取队列尾元素
bool QueueEmpty(Que* pq);    //队列判空
void QueueSize(Que* pq);    //队列大小

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2. Queue.c

队列初始化

void QueueInit(Que* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

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队列销毁

void QueueDestory(Que* pq)
{
	assert(pq);
	
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;      //将每一个结点都进行释放
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;        //置空
	pq->size = 0;
}

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队列入队列

void QueuePush(Que* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));   //开辟
	if (newnode == NULL)       
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

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队列出队列

void QueuePop(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
	pq->size--;
}

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获取队列头元素

QDataType QueueFront(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

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获取队列尾元素

QDataType QueueBack(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

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队列判空

bool QueueEmpty(Que* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

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获取队列大小

void QueueSize(Que* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

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3.源码

Queue.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
#include

typedef int QDataType;                //数据类型用QDataType，方便后期实现全局修改
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

//队列进在队尾，出在队头，我们每次都需要知道队头和队尾，我们就可以再定义一个结构体
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Que;

void QueueInit(Que* pq);   //队列初始化
void QueueDestory(Que* pq);    //队列销毁
void QueuePush(Que* pq, QDataType x);   //队列入队列
void QueuePop(Que* pq);    //队列出队列
QDataType QueueFront(Que* pq);   //获取队列头元素
QDataType QueueBack(Que* pq);    //获取队列尾元素
bool QueueEmpty(Que* pq);    //队列判空
void QueueSize(Que* pq);    //队列大小

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Queue.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void QueueInit(Que* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}
void QueueDestory(Que* pq)
{
	assert(pq);
	
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}
void QueuePush(Que* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}
void QueuePop(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
	pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}
bool QueueEmpty(Que* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}
void QueueSize(Que* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}